MÁGNESES INDUKCIÓ VÁLTÓÁRAM VÁLTÓÁRAMÚ HÁLÓZATOK

Átírás

1 MÁGNESES NDUKCÓ VÁLTÓÁRAM VÁLTÓÁRAMÚ HÁLÓZATOK

2 Mágneses indukció Mozgási indukció v B Vezetőt elmozdítunk mágneses térben B-re merőlegesen, akkor a vezetőben áram keletkezik, melynek iránya az őt létrehozó hatást akadályozó. Fs =Ut és F = lb U = lvb i

3 Nyugalmi indukció - Tekercshez mágnest közelítünk a tekercsben áram indukálódik - Az egyik tekercs áramát ki-be kapcsoljuk, vagy változtatjuk a közelében levő tekercsben áram indukálódik - Homogén mágneses mezőben vezetőkeretet forgatunk Faraday törvénye: zárt vezetőben indukált feszültség arányos a vezető által körülvett felületen átmenő indukciófluxus (Ф) időegységre eső megváltozásával. dφ = dt Lenz törvény: Az indukált áram iránya mindig olyan, hogy az őt létrehozó hatást akadályozni igyekszik. U i

4 Kölcsönös indukció Az egyik tekercsben fellépő áramerősségváltozás a másik tekercsben is az áramerősség megváltozását idézi elő. U = M d dt M: kölcsönös indukciós együttható [M]=H (henry) ha M nagy szoros a csatolás ha M kicsi laza M meghatározása bonyolult, spec. eset: ugyanolyan hosszú és keresztmetszetű tekercs egymásra csévélése Φ = BN A és N = µ 0 l B dφ dt N N l A d dt U = = µ 0

5 Önindukció Zárt vezetőben fellépő változáskor magában a vezetőben feszültség indukálódik: U = L d dt L L: önindukciós együttható v. induktivitás, = µ 0 N l A

6 Váltóáram Váltakozóáram: amelynek iránya és az áramerőssége az idővel periódikusan változik. Tiszta váltakozóáram: periódus alatt az egy irányban átfolyó töltés =0. Q T = ( t) dt = 0 0 Szinuszosan váltakozó áram (váltóáram): = sin( ω t + 0 φ )

7 Fourier törvénye bármely váltakozó áram előállítható szinuszosan változó áramok szuperpozíciójaként. t) = sin( ωt + α) + 0 sin(ωt + α ) +... ( f< khz kisfrekvenciájú áram f>0 khz nagyfrekvenciájú áram ( 50 Hz: izzók villogása már nem észlelhető) T = π ω Kvázistacionárius áram a frekvencia vagy a vezeték hossza nem túl nagy, akkor ugyanabban az időpillanatban egy nem elágazó vezeték minden helyén gyakorlatilag ugyanakkorának tekinthető ( l << ct )

8 Effektív áramerősség annak az egyenáramnak az erőssége, amely T periódusidő alatt ugyanabban az R ellenállású vezetőben ugyanakkora munkát végez, mint a kérdéses váltóáram W T = 0 ( t) Rdt = eff RT eff = T T 0 ( t) dt U eff = T T 0 U ( t) dt

9 Középérték köz = T T 0 ( t) dt ill. U köz = T T 0 U ( t) dt

10 Váltóáramú ellenállások R L C, R X L = Lω X C = Cω

11 Soros R-L-C kör Vektorábra segítségével: Z: impedancia Z = R + ( X ) L X C Fáziseltolódás szöge: tgϕ = Rezonancia: (feszültség): X L =X C X L Komplex számként: R, ix L ill. -ix C ellenállást képviselnek az elemek kiterjeszthetők Kirchhoff törvényei váltakozó áramú körökre Z a sorba kapcsolt komplex ellenállások összegével egyenlő. Z = R + ix + ( i) L X C R X C Z Z=R i X L Z φ XL-XC R R X C -i = R + Lωi ω = i Cω LC

12 Párhuzamos R-L-C kör A komplex impedancia reciproka a párhuzamosan kapcsolt komplex ellenállások reciprokainak összegével egyenlő. Z = R + + ix L ix C R: hatásos ellenállás (rezisztencia), X: meddő ellenállás (reaktancia) Z = R + ix = U 0 R + X = = 0 Z = R + ix Rezonancia (áram): X L =X C ω = LC U eff eff tg ϕ = X R Euler: e i ( ω t + α ) = cos( ωt + α) + isin( ωt + α)

13 Teljesítmény pillanatnyi: hatásos: meddő: P t =U t t P h =U eff eff cosφ P m =U eff eff sinφ látszólagos: P l =U eff eff

14 Egyenáramú generátor, motor t t

15 Dinamóelv Elektromágnes vasmagjában levő visszamaradó mágneses mező a forgórész megforgatásakor áramot kelt a forgó rész tekercsébe, amit visszavezetve B növelhető, így növekszik, (B és kölcsönösen erősítik egymást), majd telítésbe megy át. Jedlik Ányos ( ) bencés szerzetes első elektromotor dinamóelv feszültségsokszorozás szódavíz rácsosztó

16 Váltóáram előállítása

17 Háromfázisú generátor 3 i= U i = 0

18 4 vezetékes 3 fázisú rendszer: vonalfeszültség: fázis és 0 között (380 V) fázisfeszültség: fázis között (0 V) U veff = 3U feff U = 3U veff feff A kétféle feszültség és a háromfázisú motorok előnyös tulajdonságai miatt terjedt el ez a rendszer.

19 Forgó mágneses tér 3 fázisú áram hatására forgó mágneses tér keletkezik (iránytű gyors forgásba jön. 3 fázisúωkörfrekvenciájú áram hatására ω körfrekvenciájú forgó mágneses mező keletkezik. Váltakozó áramú aszinkron motor forgó mágneses térbe helyezett tekercs forgásba jön. A 3 fázis bekapcsolásakor fokozatosan felgyorsul, de a súrlódás és a terhelés miatt a frekvenciája kisebb, mint a forgó mágneses mezőé.

20 . Váltakozó áramú szinkron motor: A pólusváltások a megfelelő időben és megfelelő helyen jönnek létre. Az áram bekapcsolásakor először fel kell pörgetni, magától nem indul. A tervezettnél nagyobb terhelés esetén kiesik a fordulatból és leáll. (Pl. elektromos szinkronóra, regisztráló készülékek)

21 Transzformátor vasmagos köpenyes U U n = n n = n η=98 % A váltakozó áram nagy előnye az egyenárammal szemben a transzformálhatósága Bláthy Ottó ( ) Déry Miksa ( ) Zipernovszky Károly (853-94)

22 Elektroakusztikai eszközök Mikrofon hangrezgés elektromos rezgés Szénmikrofon Kapacitív mikrofon

23 Telefon és fejhallgató (hangfrekvenciás áramot hangrezgéssé alakítja)

24 Hangszóró A gerjesztőtekercs áramának megfelelően a T lengőtekercs mozgásba hozza az M membránt.

25 Mágneses hangrögzítés és visszajátszás A mikrofonáram ingadozásainak megfelelően mágnesezi az F tekercs az előtte állandó sebességgel haladó szalagot. A mágnesezett szalag visszajátszáskor az L lejátszófej tekercsében a hangfrekvenciának megfelelő áramot indukál, amely erősítés után a hangszórót működteti.